JPH03225090A

JPH03225090A - 圧縮機

Info

Publication number: JPH03225090A
Application number: JP2079890A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Yamashita; 哲司山下; Yukinobu Takahashi; 幸伸高橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-01-31
Filing date: 1990-01-31
Publication date: 1991-10-04

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は圧縮機に関し、特に潤滑油の油面の状態を検
知する油面検出器を備えた圧縮機に関するものである。

（従来の技術）一般に、ヒートポンプ装置は、液化しやすいガス（冷媒
ガス）を圧縮機で圧縮せしめて高圧高温状態にした後に
、凝縮器で放熱して液化させ、この冷媒液を膨張器で膨
張させ、蒸発器で周囲の被冷却媒体より熱を奪って気化
させ、再び圧縮機に吸入する冷凍サイクルを実現してい
る。

第６図は、このようなヒートポンプ装置に用いられる圧
縮機の従来例を示している。同図中、１は密閉容器であ
り、その下方側部には、冷媒ガスの吸入管２が取付けら
れ、上部中央には吐出管３が取付けられている。吸入管
２が上述の蒸発器に接続され、吐出管３が凝縮器に接続
されている。

密閉容器１内には、底部側にロータリコンプレッサ機構
からなる圧縮機構部４が装備され、その上部には、これ
を駆動するための電動機５が装備されている。６は電動
機の主軸、７は主軸受け、８はロータ、９はステータ、
１０はステータ巻線、１１はリード線、１２は外部端子
である。また、１３は圧縮機構部のシリンダ、１４は副
軸、１５は副軸受けである。１６は潤滑油であり、密閉
容器１の底部に貯留されている。１６ａ（よ潤滑油油面
である。潤滑油１６は、圧縮機の運転中に、上方に汲上
げられ、密閉容器１内を循環すること−こより圧縮機構
部４及び電動機５の回転部及び摺動部を潤滑するように
なっている＠ところで、ヒートポンプ装置では、特に冬期等において
、装置が停止している期間で装置周囲の温度が下がった
場合、サイクル中の冷媒ガス力（２夜化して圧縮機内へ
液状で戻る、いわゆる寝込み現象が起る。ａ矢印は、こ
の冷媒の液戻り方向を示している。圧縮機が寝込みの状
態になると、元来圧縮機内に人っている潤滑油１６が冷
媒で希釈される。この状態で圧縮機が運転された場合、
初期的には潤滑油１６の粘性が低下しているｔこめ暑こ
、潤滑が不十分になって圧縮機内の回転部及び摺動部の
ロック事故や摩耗故障が起り５い。そして、さらに運転
が続けられると、圧縮機の発熱番こよる潤滑油の加熱等
により潤滑油中に溶込んで（（た冷媒が沸騰し、潤滑油
が発泡現象を起して吐出管３より冷媒ガスと共に圧縮機
外へ吐出されることカ（確認されている。この結果、圧
縮機内の潤滑油が減少して回転部及び摺動部のロック事
故や摩耗故障を引起こし寿命を低下させることになる。

このため、従来から発泡現象による潤滑油油面低下の状
態を一対の平行平板電極を用いてその誘電率の変化で検
出し、その出力を用いてロックや摩耗事故を防ｉ卜する
ように圧縮機の負荷を軽減させる等の冷凍サイクルを制
御する手段が講じられている。また、１７は圧縮機をヒ
ートアップして潤滑油中に溶込んでいる冷媒を気化させ
るための巻線ヒータである。

（発明が解決しようとする課題）上述したように、圧縮機は、その内部の潤滑油が発泡現
象により油面が低下し、潤滑油の減少限界である枯渇レ
ベル以下になったとき危険な状さとなる。したがって圧
縮機内の潤滑油油面を一対の平行平板電極からなる検出
器で検知する場合、その検出器を通常枯渇レベル以上の
箇所に設置する。しかし、第７図に示すように平行平板
電極１８を潤滑油油面１６ａに対し鉛直方向に設置する
と、潤滑油レベルのリニアな検知は行うこと力（できる
が、例えば第８図の潤滑油油面−静電容量値特性に示す
ように潤滑油の枯渇レベル（Ｎｉ近Ｃの油面検知に対し
てはその感度が低下し、枯渇レベルｂを精度よく検知す
ることが難しく１゜これに対し、第９図に示すように、
一対の平行平板電極１８を枯渇レベル付近で潤滑油油面
１６ａに対し平行に設置することが考えられる。

このようにすると、油面枯渇検知感度の向上刃（得られ
る。しかし、油面１６ａが枯渇レベルｂ以下に下がった
とき第１０図１こ、示すように潤滑油の表面張力により
平行平板電極１８間に残留潤滑油１６ｂが生じる場合が
ある。第１１図は、このときの潤滑油油面−静電容量値
特性を示しており、残留潤滑油がない場合の特性ｅと残
留潤滑油力（ある場合の特性ｆとを比較して示すように
、残留潤滑油１６ｂが生じ場合は、潤滑油枯渇検知精度
力（低下する。第１１図中、ｊは一対の平行平板電極１
８における上部電極の配置位置を示して（する。

上述のように、一対の平行平板電極からなる検出器を枯
渇レベル以上の箇所で、且つその平行平板電極を潤滑油
油面に対し鉛直方向に設置した従来の圧縮機では、潤滑
油枯渇レベルを精度よく検知することが難しい。このた
め、正確な冷凍サイクルの制御が困難になり、圧縮機の
信頼性の低下を招くという問題があった。また、検出器
の出ツノを外部へ取出すためのノ＼−メチ・ツクシール
からなる出力用端子１９は、二本端子のもの力（必要書
こなってコスト面でも不利になる。

そこで、この発明は、潤滑油枯渇レベルを精度よく検知
することのできる油面検出器が備えられて高信頼性の得
られる圧縮機を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）この発明は上記課題を解決するため書こ、容器内に、電
動機部及び該電動機部で駆動される圧縮機構部と、これ
らを潤滑する潤滑油と、該Ａ＠滑油の油面の状態を一対
の電極間の静電容量の変ずしとして検知する油面検出器
とが収容され、当該容器内に吸入した冷媒を圧縮して吐
出する圧縮機であって、前記油面検出器における一対の
電極は、前記潤滑油の枯渇レベルで油面に対し平行に設
置してなることを基本的な要旨とする。

また、上記課題をよりよく達成するために、この発明は
、次の第２ないし第４のような付加的構成を有すること
が好ましい。

即ち、第２に、上記基本的構成において、前記一対の電
極のうち、一方の電極は前記容器に電気的に接続される
ように構成される。

第３に、前記基本的構成において、前記一対の電極のう
ち、下部にある電極は複数の孔をＨするように構成され
る。

第４に、上記第３項の構成において、前記孔は、電極上
面部の入口開口径が、当該孔の流路途中、もしくは流路
終端の径より大きくなるように構成される。

（作用）上記の構成においては、潤滑油の油面の状態を検知する
一対の電極が、潤滑油の枯渇レベルで油面に対し平行に
設置されているため、潤滑油の枯渇レベルが精度よく検
知される。したがって信頼性の高い圧縮機が実現される
。

（実施例）以ド、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第４図は、この発明の一実施例を示す図で
ある。

なお、第１図、第４図において、前記第６図における部
材及び部位等と同一ないし均等のものは、前記と同一符
号を以って示し、重複した説明を省略する。

第１図に示すように、この実施例では、導電性を有する
副軸受け１５におけるフランジ部の底面が潤滑油油面１
６ａに平行で且つ潤滑油枯渇レベルｂに位置しており、
この副軸受け１５におけるフランジ部の底面が、油面検
出器２０を構成する一対の平行平板電極における一方の
電極として用いられている。そして、副軸受け１５にお
けるフランジ部の底面に対し、絶縁スペーサ２１を介し
て他方の電極である下部電極２２が取付けられている。

このようにして、油面検出器２０における一対の平行平
板電極は、潤滑油の枯渇レベルｂで油面１６ａに対し平
行に設置されている。第２図に示すように、下部電極２
２には、所要径の孔２３が複数個穿設されている。副軸
受け１５はシリンダ１３を介して容器１に電気的に接続
されていることから、一方の電極は容器１に電気的に接
続されるので、油面検出器２０の検出出力を圧縮機容器
外へ取出すための出力用端子２４は、下部電極２２に接
続された一本端子のものが用いられている。第１図中、
ｇは、下部電極２２の電極上面（副軸受け１５との対向
面）の配置位置を示している。

次に、上述のように構成された圧縮機における油面検出
器２０の作用を説明する。

一対の平行平板電極の電極面積を８１電極間距離をｄ、
真空の誘電率をεｏ１冷媒ガスの比誘電率をＣ１、潤滑
油の比誘電率をＣ２とすると、潤滑油油面１６ａが枯渇
レベルｂよりはるか上方の通常状態にあるときの油面検
出器２０の静電容量値Ｃｆは次式で表わされる。

Ｃｆ−ｔｏ　−Ｃ２（Ｓ／ｄ）　　　　　　−（１）ま
た潤滑油油面１６ａが低下して、下部電極２２から上方
ｘ　（ｘ＜ｄ）の位置に至ったときの静電容量値ＣＸは
、下部電極２２から上方Ｘまでの間の静電容量値をＣＩ
　　　（ｄ−ｘ）分の静電容量値をＣ２とすると、Ｃ１＝Ｅ□　　Φε２　・Ｓ／ｘＣ２−ｔｏ　・ｔ＋　　・Ｓ／　（ｄ−ｘ）となるので
、次式のように表わされる。

Ｃｘ　−ｃ、　　・Ｃ２／　（ＣＩ　＋Ｃ２）冒　ε　
０　　・　　ε　１　　　拳　　ε　２　　・　　Ｓ／
（ε　２　　・　　ｄ＋（Ｃ１−Ｃ２）・Ｘ）・・・（
２）したがって、静電容量値と潤滑油油面１６ａは反比例の
関係を持ち、特に枯渇レベルｂ付近ではその静電容量値
が大きく変化し検知感度が大きくなる。さらに潤滑油油
面１６ａが下部電極２２以下になると静電容量ＷＩ　Ｃ
ｏは、次式にようになる。

Ｃ□　＝ε０　　・εｌ　　　（Ｓ／ｄ）　　　　　　
＝・（３）第３図は、上述の潤滑油油面１６ａの変化に
対する静電容ｉｉｍの変化特性りを示している。

また、この実施例における油面検出器２ｏは、下部電極
２２に複数の孔２４が穿設されているｔ２め、一対の電
極間への潤滑油の出入りが円滑にｉわれ、第４図に示す
ように、電極間に残留潤滑層が生じることがなく、枯渇
レベルｂでの油面検知精度が向上する。上述の第３図の
特性りは、このときの特性を示している。

次いで、第５図には、この発明の他の実施例における油
面検出器の下部電極２５溝造を部分的に示している。

この実施例における下部電極２５は、孔２６の電極上面
部の入口開口径が、その孔２６の流路途中、もしくは流
路終端（第５図の下端）の径より大きく形成されている
。孔２６を、このような構造としたことにより、潤滑油
油面１６ａが枯渇レベルｂ以下になったとき、残留潤滑
／ＩＩ】６ｂは、流路終端の先端部のみに生じ、枯渇レ
ベルｂの油面検知精度が一層向上する。

［発明の効果Ｊ以上説明したように、この発明によれば、油面検出器に
おける一対の電極を、潤滑油の枯渇レベルで油面に対し
平行に設置したため、潤滑油の枯渇レベルを精度よく検
知することができて信頼性の高い圧縮機を実現すること
ができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明に係る圧縮機の一実施例
を示すもので、第１図は油面検出器の取付は部を示す要
部縦断面図、第２図は油面検出器の下部電極の構造を示
す斜視図、第３図は油面検出器の潤滑油油面χ・１静電
容量値特性を示す特性図、第４図は油面検出器に設けた
孔の作用を説明するための図、第５図はこの発明の他の
実施例における油面検出器の下部電極部分を示す要部縦
断面図、第６図は従来の圧縮機の縦断面図、第７図は従
来の圧縮機における油面検出器を示す縦断面図、第８図
は上記従来の油面検出器の油面対静電容量値特性を示す
特性図、第９図は従来例における他の油面検出器を示す
縦断面図、第１０図は上記能の油面検出器における残留
潤滑油の影響を説明するための図、第１１図は第９図の
油面検出器における残留潤滑油の静電容量特性への影響
を示す特性図である。１：密閉容器、　　２：吸入管、３：吐出管、　　４：圧縮機構部、５：電動機、１５：油面検出器における一方の電極となる副軸受け、１６：潤滑油、　　　１６ａ　：ＩｆＪ滑油油面、２０
：油面検出器、２２：油面検出器における下部電極、２３：孔、　　２４：出力用端子、２６二人ロ開ロ径が大きい孔。

Claims

【特許請求の範囲】容器内に、電動機部及び該電動機部で駆動される圧縮機
構部と、これらを潤滑する潤滑油と、該潤滑油の油面の
状態を一対の電極間の静電容量の変化として検知する油
面検出器とが収容され、当該容器内に吸入した冷媒を圧
縮して吐出する圧縮機であって、前記油面検出器における一対の電極は、前記潤滑油の枯
渇レベルで油面に対し平行に設置してなることを特徴と
する圧縮機。